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<title>TCP、IP的学习</title>
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/* GitHub stylesheet for MarkdownPad (http://markdownpad.com) */
/* Author: Nicolas Hery - http://nicolashery.com */
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/* Source: https://github.com/nicolahery/markdownpad-github */

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/* LINKS
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a:hover {
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/* LISTS
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ul, ol {
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}

ul li > :first-child, 
ol li > :first-child, 
ul li ul:first-of-type, 
ol li ol:first-of-type, 
ul li ol:first-of-type, 
ol li ul:first-of-type {
  margin-top: 0px;
}

ul ul, ul ol, ol ol, ol ul {
  margin-bottom: 0;
}

dl {
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}

dl dt {
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  font-weight: bold;
  font-style: italic;
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dl dt:first-child {
  padding: 0;
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dl dt>:first-child {
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dl dt>:last-child {
  margin-bottom: 0px;
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dl dd {
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  padding: 0 15px;
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dl dd>:first-child {
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dl dd>:last-child {
  margin-bottom: 0px;
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/* CODE
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code, tt {
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pre>code {
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pre code, pre tt {
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/* QUOTES
=============================================================================*/

blockquote {
  border-left: 4px solid #DDD;
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  color: #777;
}

blockquote>:first-child {
  margin-top: 0px;
}

blockquote>:last-child {
  margin-bottom: 0px;
}

/* HORIZONTAL RULES
=============================================================================*/

hr {
  clear: both;
  margin: 15px 0;
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  border: none;
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  border-bottom: 4px solid #ddd;
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/* TABLES
=============================================================================*/

table th {
  font-weight: bold;
}

table th, table td {
  border: 1px solid #ccc;
  padding: 6px 13px;
}

table tr {
  border-top: 1px solid #ccc;
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}

table tr:nth-child(2n) {
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}

/* IMAGES
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.highlight .o { font-weight: bold } /* Operator */
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    color: #969896;
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</head>
<body>
<h1 id="tcp-ip-">TCP/IP的学习</h1>
<h2 id="-"><strong>三次握手</strong></h2>
<h3 id="tcp-">TCP提供面向有连接的通信传输。面向有连接是指在数据通信开始之前两端就做好准备工作。</h3>
<h3 id="-tcp-3-socket-connect-">三次握手指建立一个TCP连接需要客户端和服务端共发送3个包确定连接建立。在socket编程中，这个过程由客户端执行connect触发。</h3>
<h2 id="-">三次握手流程</h2>
<h3 id="-syn-1-seq-j-syn_sent-">第一次握手，客户端标志位SYN为1，随机产生一个值seq=J，并将该数据包发给服务端，客户端进入SYN_SENT状态，等待服务器确认。</h3>
<h3 id="-syn-1-syn-ack-1-ack-j-1-seq-k-syn_rcvd-">第二次握手，服务器端收到数据包后由标志位SYN=1知道客户端请求建立连接；服务器端将标志位SYN和ACK都置为1，ack=J+1，随机产生一个值seq=K，并将该数据包发给客户端以确认连接要求，服务器端进入SYN_RCVD状态。</h3>
<h3 id="-ack-j-1-ack-1-ack-1-ack-k-1-ack-k-1-ack-1-established-">第三次握手，客户端收到确认后，检查ack是否为J+1，ACK是否为1，如果正确将标志位ACK置为1，ack=K+1并将数据包传给服务端，服务器检查ack是否为K+1，ACK是否为1，如果正确建立连接成功，客户端和服务器都进入ESTABLISHED状态。完成三次握手，随后客户端与服务器端之间可以开始传输数据。</h3>
<h2 id="-"><strong>四次挥手</strong></h2>
<h3 id="-tcp-4-socket-close-">四次挥手即终止TCP连接，指断开一个连接，客户端和服务端共发4个包以确认连接断开。在socket编程中，这个过程由服务端或客户端任一方执行close触发。</h3>
<h3 id="-tcp-fin-fin-tcp-fin-">由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都要单独进行关闭，这个原则是当任一方完成数据发送任务后发送一个FIN终止这个方向的连接，收到一个FIN代表着这一个方向没有数据流动，即不会再收到数据，但是在这个TCP连接上仍然能发送数据直到这个方向上也发生了FIN，首先进行关闭的一方执行主动关闭，另一方执行被动关闭。</h3>
<h2 id="-">四次挥手流程</h2>
<h3 id="-">中断连接端可以是服务器端也可以是客户端。</h3>
<h3 id="-fin-m-fin_wait_1-">第一次挥手：客户端发送一个FIN=M，用来关闭客户端到服务器端数据的传送，客户端进入FIN_WAIT_1的状态。意思是说“客户端没有数据发给你了”，但如果服务器端还有数据没有发送完成，不用急着关闭连接，可以继续发送数据。</h3>
<h3 id="-fin-ack-m-1-fin_wait_2-fin-">第二次挥手：服务器端收到FIN后，先发送ack=M+1，告诉服务端，你的请求我收到了，但是我还没准备好，请你继续等待我的信息。客户端进入FIN_WAIT_2状态，继续等待服务器端的FIN报文。</h3>
<h3 id="-fin-n-last_ack-">第三次挥手，服务器端确定数据已发送完成，向客户端发送FIN=N报文。告诉客户端，我的数据发送完成，准备好关闭连接了。服务器端进入LAST_ACK状态。</h3>
<h3 id="-fin-n-ack-n-1-time_wait-ack-ack-msl-">第四次挥手：客户端收到FIN=N报文后，知道可以关闭连接了，但它不相信网络，怕服务器端不知道服务端要关闭，发送ack=N+1后进入TIME_WAIT状态，如果服务端没有收到ACK则重传。服务器端收到ACK后知道可以断开连接了，客户端等待MSL后没有收到回复证明服务器端正常关闭，客户端也可以关闭连接了，最终完成四次握手。</h3>
<h2 id="-">同时挥手</h2>
<h3 id="-">通过序列号与确认应答提高可靠性</h3>
<p>TCP中，当发送端的数据到达接收主机后，接收端主机会返回一个已收到信息的通知，这个信息叫做确认应答（ACK）。当发送端将数据发出后会等待对端的确认应答，如果有确认应答，说明数据已经成功到达对端。反之，数据丢失可能性很大，也有可能是接收主机无法发送数据确认应答。</p>
<p>在一定时间没有等待到确认应答，发送端可以认为数据已经丢失，并对数据进行重发处理，因为这个机制，所以即使产生了丢包，仍然可以保证数据可以到达对端实现可靠传输。</p>
<p>未收到确认应答不代表数据一定丢失，也有可能是数据收到后对方的确认应答回复在中途丢失了，这种情况也会导致发送误以为数据没有达到目的地而重发数据。</p>
<p>对于目标主机来说反复收到相同数据是不可取的，为了对上层应用提供可靠的传输，目标主机必须放弃重复的数据包，所以我们引入了序列号。</p>
<h2 id="-">序列号</h2>
<h4 id="-8-tcp-tcp-">序列号是按照顺序给发送数据的每个字节（8位字节）都标上号码的编号。接收端查询接收数据TCP首部中的序列号和数据长度，将自己下一步应该接收的序列号作为确定应答送回去。通过序列号和确认应答号，TCP能识别是否已经接收数据，又判断是否需要接收，从而实现可靠传输。</h4>
<h3 id="-">重发超时的确定</h3>
<h4 id="-">重发超时是指在重发数据之前，等待确认应答到来的那个特定时间间隔。</h4>
<h4 id="tcp-">TCP要求不管处于何种网络环境都要提供高性能通信，并且无论网络拥堵情况发送何种变化，都必须保证这一特性。它在每次发包时都会计算往返时间及其偏差，这个往返时间和偏差相加，重发超时的时间比这个总和稍大一点。</h4>
<h4 id="-bsd-unix-windows-0-5s-0-56s-6s-">在BSD的Unix和Windows系统中，超时都以0.5s为单位进行控制，因此重发超时都是0.56s的整数倍，最初的重发超时默认值一般为6s左右。</h4>
<h4 id="-">数据也不会无限、反复的重发，达到一定重发次数后，如果没有任何的确认应答返回，则会判断网络或者对端主机发生了异常，强制关闭连接，并通知应用程序连接异常强制关闭通信。</h4>
<h3 id="-">以段位单位发送数据</h3>
<h4 id="-tcp-mss-ip-">建立TCP连接的同时，确定发送数据包的单位——“最大信息长度（MSS）”。最理想情况，最大信息长度正好是IP中不会被分片处理的最大数据长度。</h4>
<h4 id="tcp-mss-mss-">TCP在传送大量数据时。以MSS的大小将数据分割传送，进行重发也是以MSS为单位。</h4>
<h4 id="-mss-tcp-mss-mss-">第三次握手的时候，两端主机之间的MSS由计算得出，两端主机在发出建立连接的要求时，会在TCP首部写入MSS选项，告诉对方自己适应的MSS大小，然后取小值使用。</h4>

</body>
</html>
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